Canlılar ihtiyaç duyduğu enerjiyi hücre solunumu ile karşılar. Bu enerjiyi; karbonhidrat, yağ ve proteinlerden elde ederler. Enerjinin elde edilmesi, besin monomerlerinin solunum reaksiyonlarına katılmasıyla gerçekleştirir.
Besin monomerleri enzim ve aktivasyon enerjisi yardımıyla parçalanır.
S Solunum reaksiyonlarında‚ oksijenin kullanılması veya kullanılmaması‚ üretilen ATP miktarını değiştirir.
Solunumun iki temel amacı vardır:
1- Enerji (ATP) elde edilmesi
2- Isı elde edilmesi
Bütün canlılarda solunum reaksiyonları belli bir kademeye kadar ortak gerçekleşir. Ortak olan bu reaksiyonlar zincirine glikoliz adı verilir.

GLiKOLiZ:
Oksijenli ve oksijensiz ortamda‚ glikozun pirüvik asite kadar yıkımına glikoliz denir. Glikolizde kullanılan enzimler bütün canlılarda aynıdır. Başlangıçta 2 ATP harcanır.
Eğer ortamda oksijen varsa, oluşan pürivik asit mitokondriye girerek oksijenli solunum tepkimelerine katılır. Ortamda oksijen yoksa, glikolizden sonra kullanılan enzim çeşidine göre, pirüvik asit ya laktik asite ya da etil alkole dönüştürülür. Bütün canlılarda glikoliz safhası vardır ve glikoliz sitoplazmada gerçekleşir.
NOT: Glikolizde açığa çıkan ve NAD’in tutup ETS’ye aktardığı H2’lerden oksijenli solunumda enerji elde edilirken, oksijensiz solunumda ise bu H2’ler son ürünün yapısına katılır.
Glikoliz bittikten sonra farklı canlılarda son ürün olarak, laktik asit (maya mantarlarında), etil alkol + CO2 (Alkolik fermantasyon yapan bakterilerde) ve H2O+CO2 gibi son ürünler (oksijenli solunum yapan canlılarda) meydana gelir.

A- OKSiJENSiZ SOLUNUM
(Anaerob Solunum = Fermantasyon)
Glikozun oksijen kullanılmadan parçalanıp enerji elde edilmesi olayına fermantasyon denir. Besin monomerleri ATP ve enzim yardımıyla aktifleşip glikoliz safhasını geçerek son ürünlere dönüşür.
Bu ürünler etil alkol, laktik asit gibi organik bileşiklerdir. Fermantasyonda glikoz molekülü sonuna kadar parçalanmadığı için az enerji (2ATP) elde edilir.
NOT: Fermantasyonda; glikolizden sonra son ürün oluşuncaya kadar enerji elde edilmez.

FERMANTASYON ÇEŞİTLERİ
Canlılarda solunum ürünlerinin farklı oluşu, glikolizden sonraki enzimlerin farklılığından kaynaklanmaktadır.

1- Alkolik Fermantasyon: Bira mayası, şarap bakterileri ve bazı maya mantarlarında görülür. Bir molekül glikozun iki etil alkole kadar parçalanması sırasında 2 ATP elde edilir. Örnek: Üzüm suyundan şarap elde edilmesi

2- Laktik Asit Fermantasyonu: Yoğurt bakterilerinde ve oksijensiz kalan kas hücrelerinde‚ bir molekül glikozun iki laktik asite kadar yıkılması sırasında net 2 ATP’nin elde edilmesidir.
İki reaksiyonda da glikolizde açığa çıkan H2’ler son ürüne katılır.
idmansız spor yapan bir kişinin hücrelerine yeteri kadar oksijen taşınamazsa enerji ihtiyacı fermantasyonla karşılanır. Fermantasyon sonucu oluşan laktik asit kaslarda birikir ve kasların kasılıp gevşemesini zorlaştırır. Bu olay, yorgunluk hissi oluşturur. Laktik asit oluşumu, kasların Pirüvik asit tarafından zarar görmesini önleyen bir sigortadır.
Kaslar yeteri kadar oksijene tekrar sahip olursa, oluşan laktik asit pirüvik asite dönüşür ve oksijenli solunuma katılır.
insanlar, çeşitli canlılar tarafından gerçekleşen fermantasyon olaylarından; turşu, yoğurt, hamur eldesi gibi çeşitli şekillerde faydalanmaktadır.
Anaerobik bazı bakteriler aminoasitleride fermantasyonu uğratırlar ve çok kötü kokular açığa çıkar. Bu olaya pütrifikasyon (kokuşma) denir.

B- OKSİJENLİ SOLUNUM (Aerob Solunum)
Besin monomerleri‚ ATP ve enzim yardımıyla önce pirüvik asitlere kadar, sonra da son ürünlere kadar yıkılır. Böylece, açığa çıkan enerjinin bir kısmı ATP şeklinde depolanabilmektedir.
Son ürünlerin oluşması oksijen yardımıyla olmaktadır. Enerji verici besinlerin yıkımında son ürün olarak H2O ve CO2 oluşur. Amino asitlerin yıkımında NH3 de oluşur.
Glikoz molekülü reaksiyonlar sonunda tamamen parçalandığı için bünyesindeki bütün enerji açığa çıkar. Ancak bir glikozdan toplam 40 ATP elde edilir. Bu da glikozdaki enerjinin % 40 dır. Enerjinin % 60 ı ise ısı enerjisi olarak iş görmektedir.
C6H12O6 + 6O2 + 2ATP......6CO2 + 6H2O + 40ATP + ISI
Bu reaksiyonlardan da anlaşılıyor ki, solunumun amacı enerji ve ısı eldesidir.
Oksijenli solunum sitoplazmada başlayıp mitokondri içinde devam eder.
Oksijenli Solunum Üç Aşamada Gerçekleşir:
1- Glikoliz: Sitoplazmada meydana gelir.
2- Krebs çemberi : Mitokondri matriksinde olur
3- Son oksidasyon safhası (ETS): Mitokondri iç zarında olur. ETS, özellikle kristalarda daha yoğundur.
NOT: Oksijenli solunum yapan bakterilerde mitokondri yerine mesozomlar bulunur. Mesozom hücre zarının sitoplazmaya doğru kıvırılmasıyla oluşur.

1- Glikoliz: Oksijensiz solunumdaki glikoliz ile aynıdır.

2- Krebs çemberi reaksiyonları:
– Mitokondrinin matriksinde gerçekleşir.
– Oksalo asetik asit ve asetil CoA nın birleşmesiyle başlar.
– Asetil CoA mitokondride oluşur.
– Oksijen varlığında gerçekleşir.
– Bir krebs çemberinden doğrudan 1 ATP elde edilir
– Bir krebs çemberinden ETS dahil 12 ATP elde edilir.
– Krebs çemberine girerken ETS sayesinde 3 ATP daha elde edilir.
– Bir pürivik asitten ETS dahil 15 ATP üretilir.
– Bir krebs çemberinde 3NADH2, 1FADH2, 2CO2 ve 1 ATP elde edilir.
– Krebs döngüsü sadece karbonhidrat yıkımında değil, yağ ve proteinlerde de olmaktadır.

3- ETS ( Elektron Taşıma Sistemi):
Mitokondrinin içi zarına yerleşmiştır. Parçalanan besinden ayrılan H2’ler koenzimler tarafından ETS’ye aktarılır. Bu H2’lerin elektronlarından yükselgenme ve indirgenme reaksiyonlarında açığa çıkan enerji ile ATP elde edilir. Oksijenli solunumda ETS sayesinde ATP sentezlenmesine "oksidatif fosforilasyon" denir.
ETS elemanları mitokondrinin iç zarında elektron ilgilerine göre dizilmişdir. Bu sıra şöyledir.
Glikoliz ve krebs çemberi reaksiyonları devam ederken oksidatif fosforilasyon da gerçekleşmektedir. Yani, besindeki enerji basamak basamak ATP şekline çevrilebilmektedir.
Not : Oksijenli solunumda oksijenin kullanıldığı ve suyun oluştuğu yer ETS nin sonudur.
En son elektron alıcısı oksijendir. iki elektron alarak indirgenen oksijen atomu, iki hidrojen atomu ile birleşerek su oluşturur. NAD ve FAD ın görevi ETS’ye hidrojen aktarmaktır.
Vücutta açığa çıkan enerjinin büyük bir kısmı ATP şeklinde depolanamaz. Açığa çıkan enerjinin bu kısmı ısı enerjisi olarak kullanılmaktadır.

Besinlerin Solunum Reaksiyonlarına Katılma Yerleri:
Karbonhidratlardan başka, yağ ve proteinlerden de enerji elde edilir. Katıldıkları yere göre, verdikleri enerji miktarı farklıdır.

Fermantasyon ile Oksijenli Solunumun Farkları:
Fermantasyon

– O2 siz gerçekleşir.
– Sitoplazma gerçekleşir.

– 1 molekül glikozdan net
- 2 ATP kazanılır.
– 4 ATP sentezlenir.
– ETS görev yapmaz.
– Organik besin tamamen
parçalanmaz.

Oksijenli Solunum
– O2 gerekir.
– Sitoplazma ve mitokondride
- Net 38 ATP’lik enerji kazanılır.
– 40 ATP sentezlenir.
– ETS görev yapar.
– Organik besin tamamen olarak
– Organik besin tamamen olarak
parcalanir